• Hem

    Hem

  • Sök

    Sök

  • resultat

    Resultat

  • forum

    Forum

  • Fler alternativ

    Fler alternativ

  • roll

    Roll

  • Hjälp och tips

    Hjälp och tips

  • profil

    Profil

  • Lämna

    Lämna

1c 4. Funktioner: 4.5 Grafisk ekvationslösning och modellering

Teori Matematiska modeller

Med en matematisk modell menar vi ett samband eller en funktion som visar hur en variabel beror av en eller flera andra variabler. Vilken funktionstyp man väljer för sin modell beror på vad modellen ska beskriva.

Vid ett regnväder kontrollerade Erik sin regnmätare från fönstret.

Regnmätaren var tom när det började regna, och efter två timmars regn med en konstant intensitet visade den #12 # mm. Ställ upp en matematisk modell för vad mätaren visar som funktion av tiden i minuter.

Hur mycket hade det regnat efter #40 # minuter?

matematiskamodeller_exempel1.jpg

Regnet har en konstant intensitet, vilket innebär att mätaren fylls med lika mycket vatten varje minut. Det visar att modellen är linjär.

Låt # h ( t ) # beteckna höjden i regnmätaren, där # t # är tiden i minuter.

En generell linjär modell är då # h ( t ) = # kt #+ # m. Vår linjära modells # m #-värde anger hur mycket vatten som finns då # t = 0. # Det innebär att # m = 0 # eftersom mätaren var tom från början.

# k #-värdet anger hur många millimeter vattennivån i regnmätaren stiger per minut.

Det regnar #12 # mm på #2 # timmar, alltså #6 # mm på #60 # minuter.
# k = 6/60 = 0,1 # mm/minut.

Vår linjära modell blir # h ( t ) = kt + m = 0,1 t . #

Efter #40 # minuter hade det regnat # h (40) = 0,1 \cdot 40 = 4, # dvs #4 # mm.

Nästa exempel

Här ska vi jämföra två olika modeller.

En kopp kaffe som håller #90 # °C ställs på en bänk för att svalna. Efter #10 # minuter är kaffets temperatur #50 # °C. I rummet är det #20 # °C.

Hur varmt är kaffet efter #6 # minuter?

matematiskamodeller_exempel2.jpg

Vi börjar med en linjär modell, där temperaturen beskrivs av funktionen # T ( t ) = kt + m#.

Vid # t = 0 # är temperaturen #90 # °C, så # m = 90. #

Vid # t = 10 # är temperaturen #50 # °C.

Den linjära modellens lutning # k # är då #k = \frac{{\Delta T}}{{\Delta t}} = \frac{{50 - 90}}{{10 - 0}} = \frac{{ - 40}}{{10}} = - 4#

Det innebär att temperaturen minskar med #4 # °C per minut.

Då är # T ( t ) = -4 t + 90, # och # T (6) = -4 \cdot 6 + 90 = 90 - 24 = 66 # °C.

I verkligheten avtar temperaturen exponentiellt, enligt en fysikalisk lag. Vi ställer upp en generell exponentiell modell:

# T ( t ) = Ca ^{ t } + m #

# m # är det värde som temperaturen närmar sig efter lång tid, alltså rumstemperaturen: # m = 20. #

Vid # t = 0 # gäller # T = 90# : # Ca ^{0} + 20 = 90 #

#\qquad C + 20 = 90, # det vill säga # C = 70 #

Vid # t = 10 # gäller # T = 50# : #70 a ^{10} + 20 = 50 #

#\qquad 70 a ^{10} = 30 #

#\qquad a ^{10} = 30/70, # det vill säga # a = (30/70)^{1/10} ≈ 0,919 #

Vår modell är alltså # T ( t ) = 70 \cdot 0,919^{ t } + 20, # och # T (6) = 70 \cdot 0,919^{6} + 20 ≈ 62, # det vill säga #62 # °C

Nästa exempel

Copyright © 2025 Liber
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna
Lyssna